CN109930184A - 线圈的制备方法及线圈 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种线圈的制备方法及线圈。该方法基于预处理的基板进行，基板包括基板主体和线圈单元，线圈单元的下端面固定在基板主体的上端面上，线圈单元包括铜线绕制而成的铜线圈，相邻两圈铜线之间填充有光阻，方法包括以下步骤：第一次电镀：利用第一电镀液在铜线圈上进行第一次镀铜；除光阻：利用光阻清洗液除去光阻，暴露出光阻下方的基板主体表面的金属层；去底铜：利用铜腐蚀液去除金属铜层，暴露出铜层下方的镍铬合金层；去镍铬合金层：利用镍铬合金腐蚀液去除镍铬合金层；第二次电镀：利用第二电镀液在铜线圈上进行第二次镀铜，完成制备。本申请解决了现有的线圈制备方法无法制备性能优良的窄线宽、窄线距、高厚度的线圈的技术问题。
Description
技术领域
本申请涉及电镀铜领域，具体而言，涉及一种线圈的制备方法及线圈。
背景技术
随着电子元器件的逐步发展，对其加工工艺提出了更高的要求。尤其对于那些被动元器件中的线圈，线圈高度大，通常高度都大于100微米，线圈的线宽/线距极小，通常小于30微米/30微米，这种线圈没办法采用曝光-显影-蚀刻的办法来制备。但是采用半加成法来制备线圈，也同样存在曝光显影难度大的问题，光阻太厚，曝光不良，显影不净的问题无法克服。即使勉强采用传统的半加成法来制备线圈，采用电镀工艺对电感线圈进行电镀增高，会造成线圈之间的短路、夹膜，更严重会损害电子元器件，这就对传统的工艺技术带来了巨大的挑战。
综上所述，设计一种制备方法简单、工艺难度低的电镀工艺，能够满足制备窄线宽、窄线距、高厚度的线圈的技术要求，成为本领域亟待解决的技术问题。
发明内容
本申请的主要目的在于提供一种线圈的制备方法，以解决现有的线圈制备方法无法制备性能优良的窄线宽、窄线距、高厚度的线圈的技术问题。
为了实现上述目的，根据本申请的一个方面，提供了一种线圈的制备方法，该方法基于预处理的基板进行，所述基板包括基板主体和线圈单元，所述线圈单元的下端面固定在所述基板主体的上端面上，所述线圈单元包括铜线绕制而成的铜线圈，相邻两圈铜线之间填充有光阻，所述方法包括以下步骤：第一次电镀：利用第一电镀液在所述铜线圈上进行第一次镀铜；除光阻：利用光阻清洗液除去所述光阻，暴露出所述光阻下方的基板主体表面的铜层；去底铜：利用铜腐蚀液去除所述金属铜层，暴露出所述铜层下方的镍铬合金层；去镍铬合金层：利用镍铬合金腐蚀液去除所述镍铬合金层；第二次电镀：利用第二电镀液在所述铜线圈上进行第二次镀铜，完成制备。
进一步的，所述铜线圈的宽度为50-80微米，所述光阻的宽度为20-50微米。
进一步的，所述光阻的高度比所述铜线圈的高度高60-80微米。
进一步的，所述第一次电镀的电流密度为5-10ASD，第一电镀液的搅拌速度为25-100RPM；所述第二次电镀的电流密度为11-18ASD，第二电镀液保持静止。
进一步的，所述利用光阻清洗液除去所述光阻的操作为：将第一次电镀后的线圈单元浸泡在丙酮溶液中，超声清洗15-20分钟。
进一步的，所述铜腐蚀液的原料包括硫酸、过硫酸钠和铜离子含量为70g/L的硫酸铜原液，所述硫酸的浓度为10-30mL/L，所述过硫酸钠的浓度为40-60g/L，所述硫酸铜原液的浓度为200-400mL/L。
进一步的，所述镍铬合金腐蚀液的原料包括浓盐酸、浓硝酸和铜离子含量浓度为70g/L的硫酸铜原液，所述浓盐酸的浓度为600-800mL/L，所述浓硝酸的浓度为5-15mL/L，所述硫酸铜原液的浓度为0.5-2mL/L。
进一步的，所述第一电镀液的原料包括硫酸、硫酸铜、光亮剂、抑制剂和整平剂，所述硫酸的浓度为10-30mL/L，所述硫酸铜的浓度为50-70g/L，所述光亮剂的浓度为2-6mL/L，所述抑制剂的浓度为2-6mL/L，所述整平剂的浓度为0.5-10mL/L。
进一步的，所述第二电镀液的原料包括硫酸、硫酸铜、盐酸、光亮剂、抑制剂和整平剂，所述硫酸的浓度为10-30mL/L，所述硫酸铜的浓度为40-70g/L，所述盐酸的浓度为100-150ppm，所述光亮剂的浓度为2-6mL/L，所述抑制剂的浓度为2-6mL/L，所述整平剂的浓度为0.5-10mL/L。
为了实现上述目的，根据本申请的另一个方面，提供了一种线圈，该线圈由上述的线圈的制备方法制备得到。
在本申请实施例中，采用分两次电镀的方式，通过第一次电镀后除去光阻、去底铜然后进行第二次电镀，达到了避免直接电镀造成线圈之间短路的目的，从而实现了提高窄线宽、窄线距、高厚度的线圈均匀性的技术效果，进而解决了现有的线圈制备方法无法制备性能优良的窄线宽、窄线距、高厚度的线圈的技术问题。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，使得本申请的其它特征、目的和优点变得更明显。本申请的示意性实施例附图及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1是申请实施例4中制得的线圈制样切片的照片。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
还需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
本申请实施例提供一种线圈的制备方法，该方法基于预处理的基板进行，所述基板包括基板主体和线圈单元，所述线圈单元的下端面固定在所述基板主体的上端面上，所述线圈单元包括铜线绕制而成的铜线圈，相邻两圈铜线之间填充有光阻，所述方法包括以下步骤：
第一次电镀：利用第一电镀液在所述铜线圈上进行第一次镀铜；
除光阻：利用光阻清洗液除去所述光阻，暴露出所述光阻下方的基板主体表面的铜层；
去底铜：利用铜腐蚀液去除所述金属铜层，暴露出所述铜层下方的镍铬合金层；
去镍铬合金层：利用镍铬合金腐蚀液去除所述镍铬合金层；
第二次电镀：利用第二电镀液在所述铜线圈上进行第二次镀铜，完成制备。
上述方法是基于预处理的基板进行的，是在现有的基板主体上预先固定线圈单元，例如，基板主体由下而上依次为玻璃、有机树脂、镍铬合金层和铜层，然后在铜层上表面固定铜线圈，每两圈相邻铜线之间填充光阻。
分两次电镀避免了直接电镀造成线圈之间的短路，光阻有效阻止了铜原子在铜线圈表面无序生长造成的线圈连线、夹膜。第一步电镀由于存在光阻能够使铜线圈的高度增长，并且抑制铜线圈宽度的增长。优选地，光阻比铜线圈的高度高60-80微米，在第一次电镀中，电镀的高度为70微米，既可以保证线圈间的光阻可以被容易除去，同时可以保证在对金属层去底铜过程中，不会破坏需要保留的基底层。在第一次电镀中，对浸泡在第一电镀液中可溶性阳极和阴极线样品之间，施加一定的直流电流，形成回路，铜离子沉积在作为阴极的铜线圈上，阴极电流密度优选为9ASD，电镀时间优选为35min。
利用光阻清洗液除去光阻后，暴露出光阻下方的基板主体表面的金属层，例如，金属层由上而下依次为0.5-5微米的铜层和0.5-5微米的镍铬合金层。用铜腐蚀液浸泡微蚀，除去光阻下层的铜层，观察有光亮的金属光泽，则是裸露的镍铬合金层，再置于镍铬合金腐蚀液中去除镍铬合金层，直至金属光泽消失。
经过除光阻、去底铜过程后，剩余一定铜墙高度，例如，铜墙高度约为55微米，最终结果要求铜墙高度为120微米，在第二次电镀中需要考虑随着离子交换面积的增大以及电镀过程中的造成的电流损失，因此在第二次电镀中将电镀高度设为80微米。在第二次电镀中，对浸泡在第二电镀液中可溶性阳极和阴极线样品之间，施加一定的直流电流，形成回路，铜离子沉积在作为阴极的铜墙上，阴极电流密度优选为15ASD，电镀时间优选为24min。
以下将给出线圈的制备方法的4个具体实施例。
实施例1
一种线圈的制备方法，该方法基于预处理的基板进行，基板包括基板主体和线圈单元，线圈单元的下端面固定在基板主体的上端面上，线圈单元包括铜线绕制而成的铜线圈，相邻两圈铜线之间填充有光阻，铜线圈的宽度为80微米，光阻的宽度为20微米，光阻的高度比铜线圈的高度高70微米，方法包括以下步骤：
第一次电镀：利用第一电镀液在铜线圈上进行第一次镀铜，电流密度为5ASD，第一电镀液的搅拌速度为100RMP，得到60微米的铜墙；
除光阻：将第一次电镀后的线圈单元浸泡在丙酮溶液中，超声清洗15分钟，暴露出光阻下方的基板主体表面的铜层；
去底铜：利用铜腐蚀液去除金属铜层，暴露出铜层下方的镍铬合金层；
去镍铬合金层：利用镍铬合金腐蚀液去除镍铬合金层；
第二次电镀：利用第二电镀液在铜线圈上进行第二次镀铜，电流密度为11ASD，第二电镀液保持静止，得到120微米的铜墙，完成制备。
其中，在上述步骤中：
铜腐蚀液的原料包括硫酸、过硫酸钠和硫酸铜原液，硫酸的浓度为20mL/L，过硫酸钠的浓度为40g/L，硫酸铜原液(铜离子含量为70g/L)的浓度为300mL/L；
镍铬合金腐蚀液的原料包括浓盐酸、浓硝酸和硫酸铜原液，浓盐酸的浓度为720mL/L，浓硝酸的浓度为10mL/L，硫酸铜原液(铜离子含量为70g/L)的浓度为1mL/L；
第一电镀液的原料包括硫酸、硫酸铜、光亮剂、抑制剂和整平剂，硫酸的浓度为10mL/L，硫酸铜的浓度(以铜离子浓度计)为70g/L，光亮剂的浓度为2mL/L，抑制剂的浓度为6mL/L，整平剂的浓度为10mL/L；
第二电镀液的原料包括硫酸、硫酸铜、盐酸、光亮剂、抑制剂和整平剂，硫酸的浓度为10mL/L，硫酸铜的浓度(以铜离子浓度计)为70g/L，盐酸的浓度为130ppm，光亮剂的浓度为6mL/L，抑制剂的浓度为6mL/L，整平剂的浓度为10mL/L。
实施例2
一种线圈的制备方法，该方法基于预处理的基板进行，基板包括基板主体和线圈单元，线圈单元的下端面固定在基板主体的上端面上，线圈单元包括铜线绕制而成的铜线圈，相邻两圈铜线之间填充有光阻，铜线圈的宽度为50微米，光阻的宽度为20微米，光阻的高度比铜线圈的高度高60微米，方法包括以下步骤：
第一次电镀：利用第一电镀液在铜线圈上进行第一次镀铜，电流密度为10ASD，第一电镀液的搅拌速度为25RMP，得到50微米的铜墙；
除光阻：将第一次电镀后的线圈单元浸泡在丙酮溶液中，超声清洗20分钟，暴露出光阻下方的基板主体表面的铜层；
去底铜：利用铜腐蚀液去除金属铜层，暴露出铜层下方的镍铬合金层；
去镍铬合金层：利用镍铬合金腐蚀液去除镍铬合金层；
第二次电镀：利用第二电镀液在铜线圈上进行第二次镀铜，电流密度为18ASD，第二电镀液保持静止，得到115微米的铜墙，完成制备。
其中，在上述步骤中：
铜腐蚀液的原料包括硫酸、过硫酸钠和硫酸铜原液，硫酸的浓度为10mL/L，过硫酸钠的浓度为55g/L，硫酸铜原液(铜离子浓度为70g/L)的浓度为400mL/L；
镍铬合金腐蚀液的原料包括浓盐酸、浓硝酸和硫酸铜原液，浓盐酸的浓度为600mL/L，浓硝酸的浓度为5mL/L，硫酸铜原液(铜离子浓度为70g/L)的浓度为0.5mL/L；
第一电镀液的原料包括硫酸、硫酸铜、光亮剂、抑制剂和整平剂，硫酸的浓度为30mL/L，硫酸铜的浓度(以铜离子浓度计)为50g/L，光亮剂的浓度为6mL/L，抑制剂的浓度为2mL/L，整平剂的浓度为0.5mL/L；
第二电镀液的原料包括硫酸、硫酸铜、盐酸、光亮剂、抑制剂和整平剂，硫酸的浓度为30mL/L，硫酸铜的浓度(以铜离子浓度计)为40g/L，盐酸的浓度为100ppm，光亮剂的浓度为2mL/L，抑制剂的浓度为2mL/L，整平剂的浓度为0.5mL/L。
实施例3
一种线圈的制备方法，该方法基于预处理的基板进行，基板包括基板主体和线圈单元，线圈单元的下端面固定在基板主体的上端面上，线圈单元包括铜线绕制而成的铜线圈，相邻两圈铜线之间填充有光阻，铜线圈的宽度为80微米，光阻的宽度为50微米，光阻的高度比铜线圈的高度高60微米，方法包括以下步骤：
第一次电镀：利用第一电镀液在铜线圈上进行第一次镀铜，电流密度为8ASD，第一电镀液的搅拌速度为50RPM，得到58微米的铜墙；
除光阻：将第一次电镀后的线圈单元浸泡在丙酮溶液中，超声清洗18分钟，暴露出光阻下方的基板主体表面的铜层；
去底铜：利用铜腐蚀液去除金属铜层，暴露出铜层下方的镍铬合金层；
去镍铬合金层：利用镍铬合金腐蚀液去除镍铬合金层；
第二次电镀：利用第二电镀液在铜线圈上进行第二次镀铜，电流密度为16ASD，第二电镀液保持静止，得到118微米的铜墙，完成制备。
其中，在上述步骤中：
铜腐蚀液的原料包括硫酸、过硫酸钠和硫酸铜原液，硫酸的浓度为30mL/L，过硫酸钠的浓度为60g/L，硫酸铜原液(铜离子浓度为70g/L)的浓度为200mL/L；
镍铬合金腐蚀液的原料包括浓盐酸、浓硝酸和硫酸铜原液，浓盐酸的浓度为800mL/L，浓硝酸的浓度为15mL/L，硫酸铜硫酸铜原液(铜离子浓度为70g/L)的浓度为2mL/L；
第一电镀液的原料包括硫酸、硫酸铜、光亮剂、抑制剂和整平剂，硫酸的浓度为20mL/L，硫酸铜的浓度(以铜离子浓度计)为70g/L，光亮剂的浓度为5mL/L，抑制剂的浓度为5mL/L，整平剂的浓度为5mL/L；
第二电镀液的原料包括硫酸、硫酸铜、盐酸、光亮剂、抑制剂和整平剂，硫酸的浓度为20mL/L，硫酸铜的浓度(以铜离子浓度计)为45g/L，盐酸的浓度为150ppm，光亮剂的浓度为5mL/L，抑制剂的浓度为5mL/L，整平剂的浓度为3mL/L。
实施例4
一种线圈的制备方法，该方法基于预处理的基板进行，基板包括基板主体和线圈单元，线圈单元的下端面固定在基板主体的上端面上，线圈单元包括铜线绕制而成的铜线圈，相邻两圈铜线之间填充有光阻，铜线圈的宽度为60微米，光阻的宽度为30微米，光阻的高度比铜线圈的高度高80微米，方法包括以下步骤：
第一次电镀：利用第一电镀液在铜线圈上进行第一次镀铜，电流密度为9ASD，第一电镀液的搅拌速度为80RMP，得到60微米的铜墙；
除光阻：将第一次电镀后的线圈单元浸泡在丙酮溶液中，超声清洗20分钟，暴露出光阻下方的基板主体表面的铜层；
去底铜：利用铜腐蚀液去除金属铜层，暴露出铜层下方的镍铬合金层；
去镍铬合金层：利用镍铬合金腐蚀液去除镍铬合金层；
第二次电镀：利用第二电镀液在铜线圈上进行第二次镀铜，电流密度为15ASD，第二电镀液保持静止，得到120微米的铜墙，完成制备。
其中，在上述步骤中：
铜腐蚀液的原料包括硫酸、过硫酸钠和硫酸铜原液，硫酸的浓度为20mL/L，过硫酸钠的浓度为58g/L，硫酸铜原液(铜离子浓度为70g/L)的浓度为300mL/L；
镍铬合金腐蚀液的原料包括浓盐酸、浓硝酸和硫酸铜原液，浓盐酸的浓度为750mL/L，浓硝酸的浓度为8mL/L，硫酸铜原液(铜离子浓度为70g/L)的浓度为1.8mL/L；
第一电镀液的原料包括硫酸、硫酸铜、光亮剂、抑制剂和整平剂，硫酸的浓度为20m/L，硫酸铜的浓度(以铜离子浓度计)为68g/L，光亮剂的浓度为4m/L，抑制剂的浓度为4mL/L，整平剂的浓度为4mL/L；
第二电镀液的原料包括硫酸、硫酸铜、盐酸、光亮剂、抑制剂和整平剂，硫酸的浓度为20mL/L，硫酸铜的浓度(以铜离子浓度计)为68g/L，盐酸的浓度为140ppm，光亮剂的浓度为4mL/L，抑制剂的浓度为4mL/L，整平剂的浓度为2mL/L。
实施例1至4中的制备方法制得的线圈的线宽、线距和高度如表1所示。
表1实施例1至4中的制备方法制得的线圈的线宽、线距和高度
| 实施例 | 线宽(微米) | 线距(微米) | 高度(微米) |
| 实施例1 | 90 | 10 | 120 |
| 实施例2 | 76 | 24 | 115 |
| 实施例3 | 80 | 20 | 118 |
| 实施例4 | 85 | 15 | 120 |
如表1所示，实施例1至4中制备方法制得的线圈，其线宽在76-90微米，其线距在10-24微米，其高度在115-120微米，通过本申请提供的制备方法的制备得到窄线宽、窄线距、高厚度的线圈，且线圈质量优良，未出现短路。
如图1所示，利用实施例4中的制备方法制得的线圈中铜墙最高高度为121微米，最低高度是118微米，平均高度为120微米，得到线圈的高度均匀性好。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种线圈的制备方法，其特征在于，该方法基于预处理的基板进行，所述基板包括基板主体和线圈单元，所述线圈单元的下端面固定在所述基板主体的上端面上，所述线圈单元包括铜线绕制而成的铜线圈，相邻两圈铜线之间填充有光阻，所述方法包括以下步骤：
第一次电镀：利用第一电镀液在所述铜线圈上进行第一次镀铜；
除光阻：利用光阻清洗液除去所述光阻，暴露出所述光阻下方的基板主体表面的铜层；
去底铜：利用铜腐蚀液去除所述金属铜层，暴露出所述铜层下方的镍铬合金层；
去镍铬合金层：利用镍铬合金腐蚀液去除所述镍铬合金层；
第二次电镀：利用第二电镀液在所述铜线圈上进行第二次镀铜，完成制备。
2.根据权利要求1所述的线圈的制备方法，其特征在于，所述铜线圈的宽度为50-80微米，所述光阻的宽度为20-50微米。
3.根据权利要求1所述的线圈的制备方法，其特征在于，所述光阻的高度比所述铜线圈的高度高60-80微米。
4.根据权利要求1所述的线圈的制备方法，其特征在于，所述第一次电镀的电流密度为5-10ASD，第一电镀液的搅拌速度为25-100RPM；所述第二次电镀的电流密度为11-18ASD，第二电镀液保持静止。
5.根据权利要求1所述的线圈的制备方法，其特征在于，所述利用光阻清洗液除去所述光阻的操作为：将第一次电镀后的线圈单元浸泡在丙酮溶液中，超声清洗15-20分钟。
6.根据权利要求1所述的线圈的制备方法，其特征在于，所述铜腐蚀液的原料包括硫酸、过硫酸钠和铜离子含量为70g/L的硫酸铜原液，所述硫酸的浓度为10-30mL/L，所述过硫酸钠的浓度为40-60g/L，所述硫酸铜原液的浓度为200-400mL/L。
7.根据权利要求1所述的线圈的制备方法，其特征在于，所述镍铬合金腐蚀液的原料包括浓盐酸、浓硝酸和铜离子含量浓度为70g/L的硫酸铜原液，所述浓盐酸的浓度为600-800mL/L，所述浓硝酸的浓度为5-15mL/L，所述硫酸铜原液的浓度为0.5-2mL/L。
8.根据权利要求1所述的线圈的制备方法，其特征在于，所述第一电镀液的原料包括硫酸、硫酸铜、光亮剂、抑制剂和整平剂，所述硫酸的浓度为10-30mL/L，所述硫酸铜的浓度为50-70g/L，所述光亮剂的浓度为2-6mL/L，所述抑制剂的浓度为2-6mL/L，所述整平剂的浓度为0.5-10mL/L。
9.根据权利要求1所述的线圈的制备方法，其特征在于，所述第二电镀液的原料包括硫酸、硫酸铜、盐酸、光亮剂、抑制剂和整平剂，所述硫酸的浓度为10-30mL/L，所述硫酸铜的浓度为40-70g/L，所述盐酸的浓度为100-150ppm，所述光亮剂的浓度为2-6mL/L，所述抑制剂的浓度为2-6mL/L，所述整平剂的浓度为0.5-10mL/L。
10.一种线圈，其特征在于，由权利要求1至9任一项所述的线圈的制备方法制备得到。
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